2019-2020年高中物理 6.1經(jīng)典時(shí)空觀 6.2狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)同步練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 6.1經(jīng)典時(shí)空觀 6.2狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)同步練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4 1．如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立，這個(gè)參考系叫做____________________相對(duì)一個(gè)慣性系做________________________的另一個(gè)參考系也是慣性系．在任何慣性系中，力學(xué)規(guī)律都是一樣的，都可以用________________來描述，這一結(jié)論稱為伽利略相對(duì)性原理． 2．經(jīng)典時(shí)空觀認(rèn)為，時(shí)間和空間是恒定________的，________________的． 3．狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)：(1)狹義相對(duì)性原理(愛因斯坦相對(duì)性原理)為在不同的慣性參考系中，________________________都是相同的(2)光速不變?cè)恚篲_______的光速在________________________________中都是相同的． 4．某地發(fā)生洪澇災(zāi)害，災(zāi)情緊急，特派一飛機(jī)前往，飛機(jī)在某高度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，投放一包救急品，災(zāi)民看到物品做曲線運(yùn)動(dòng)，飛行員看到物品做自由落體運(yùn)動(dòng)，物品剛好落到災(zāi)民救濟(jì)處，根據(jù)經(jīng)典時(shí)空觀，則下列說法正確的是(　　) A．飛機(jī)為非慣性參考系 B．飛機(jī)為慣性參考系 C．災(zāi)民為非慣性參考系 D．災(zāi)民為慣性參考系 5．關(guān)于狹義相對(duì)論，下列說法不正確的是(　　) A．狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的 B．狹義相對(duì)論認(rèn)為在一切慣性系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運(yùn)動(dòng)無關(guān) C．狹義相對(duì)論只涉及無加速運(yùn)動(dòng)的慣性系 D．狹義相對(duì)論任何情況下都適用 概念規(guī)律練 知識(shí)點(diǎn)一　伽利略相對(duì)性原理及伽利略速度變換 1．一輛勻速行駛的汽車車廂內(nèi)，實(shí)驗(yàn)者是否可以不受場(chǎng)地的影響，來進(jìn)行用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)？ 2．如圖1所示，在列車車廂的光滑水平底面上有一個(gè)質(zhì)量為m＝5 kg的小球，正隨車廂一起以20 m/s的速度勻速前進(jìn)．現(xiàn)在給小球一個(gè)水平向前的F＝5 N的拉力作用，求經(jīng)10 s時(shí)，車廂里的觀察者和地面的觀察者看到小球的速度分別是多少？ 圖1 知識(shí)點(diǎn)二　光速不變?cè)? 3．判斷下面說法中正確的是(　　) A．在以c沿豎直方向升空的火箭上向前發(fā)出的光，對(duì)地速度一定比c大 B．在以c沿豎直方向升空的火箭上向后發(fā)出的光，對(duì)地速度一定比c小 C．在以c沿豎直方向升空的火箭上沿水平方向發(fā)出的光對(duì)地速度為c D．在以c沿豎直方向升空的火箭上向任一方向發(fā)出的光對(duì)地速度都為c 4．考慮以下幾個(gè)問題： 圖2 (1)如圖2所示，參考系O′相對(duì)于參考系O靜止時(shí)，人看到的光速應(yīng)是多少？ (2)參考系O相對(duì)于參考系O′以速度v向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，人看到的光速應(yīng)是多少？ (3)參考系O相對(duì)于參考系O′以速度v向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，人看到的光速又是多少？ 方法技巧練 經(jīng)典相對(duì)性原理的理解技巧 5．在不同的慣性參考系中，物體的運(yùn)動(dòng)情況可能不同．例如在勻速行駛的車上看，座位上的人是靜止的，在地面看，座位上的人是運(yùn)動(dòng)的；在勻速行駛的船上看，桅桿上掉下來的物體在做自由落體運(yùn)動(dòng)，在岸邊看，物體在做平拋運(yùn)動(dòng)……它們?cè)诓煌膽T性系中遵從的力學(xué)規(guī)律一樣嗎？也就是說，地面物體的運(yùn)動(dòng)要遵守牛頓運(yùn)動(dòng)定律，車上、船上的物體是否也要遵守牛頓運(yùn)動(dòng)定律呢？ 6．下列物體的運(yùn)動(dòng)服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的是(　　) A．自行車、汽車、火車、飛機(jī)等交通工具的運(yùn)動(dòng) B．發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船的運(yùn)動(dòng) C．物體運(yùn)動(dòng)的速率接近真空中的光速 D．地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng) 1．下列說法中正確的是(　　) A．17世紀(jì)末期，以經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、電磁場(chǎng)理論為主要內(nèi)容的物理學(xué)形成了完整的科學(xué)體系 B．1632年愛因斯坦發(fā)表了《關(guān)于兩個(gè)世界體系的對(duì)話》 C．牛頓運(yùn)動(dòng)定律僅在慣性系中才能成立 D．力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的，這個(gè)論述叫做伽利略相對(duì)性原理 2．關(guān)于牛頓力學(xué)的適用范圍，下列說法正確的是(　　) A．適用于宏觀物體 B．適用于微觀物體 C．適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體 D．適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體 3．通常我們把地球和相對(duì)地面靜止或勻速運(yùn)動(dòng)的參考系看成慣性系，若以下列系統(tǒng)為參考系，則其中屬于非慣性系的有(　　) A．停在地面上的汽車 B．繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船 C．在大海上勻速直線航行的輪船 D．以較大速度勻速運(yùn)動(dòng)的磁懸浮列車 4．根據(jù)伽利略相對(duì)性原理，可以得到下列結(jié)論(　　) A．力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的 B．同一力學(xué)規(guī)律在不同的慣性系中可能不同 C．在一個(gè)慣性參照系里不能用力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參照系是否在勻速運(yùn)動(dòng) D．在一個(gè)慣性參照系里可以用力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參照系是否在勻速運(yùn)動(dòng) 5．有下列幾種說法：①所有慣性系對(duì)物理基本規(guī)律都是等價(jià)的；②在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)；③在任何慣性系中，光在真空中沿任何方向的傳播速度都相同．關(guān)于上述說法(　　) A．只有①②是正確的 B．只有①③是正確的 C．只有②③是正確的 D．三種說法都是正確的 6.伽利略相對(duì)性原理是 _____________________________________________________________________． 7．狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)是 ____________________________________________________________________； ________________________________________________________________________. 8．火箭以0.50c的速度離開地球，從火箭上向地球發(fā)射一個(gè)光信號(hào)．火箭上測(cè)得光離開的速度是c.根據(jù)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)學(xué)，光到達(dá)地球時(shí)測(cè)得的速度是多少？根據(jù)狹義相對(duì)性原理呢？ 9．飛船在高空以c的速度向目標(biāo)飛行，從飛船上向目標(biāo)方向發(fā)射一個(gè)光信號(hào)，則在地面的觀察者看光信號(hào)的速度是1.1c嗎？ 10.如圖3所示，愛因斯坦通過研究“磁體相對(duì)于導(dǎo)體回路運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體回路就會(huì)感應(yīng)出電流”這一現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)的什么破綻？ 圖3 11．假若你坐在火車中，在車廂地板上有一光滑的小球．在某段時(shí)間內(nèi)，球相對(duì)于你不滾動(dòng)，則此時(shí)的火車能否看成是慣性參考系？若某段時(shí)間內(nèi)，你發(fā)現(xiàn)球加速離你而去，則此時(shí)的火車能否看成是慣性參考系？ 第六章　相對(duì)論 第1節(jié)　經(jīng)典時(shí)空觀 第2節(jié)　狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè) 答案 課前預(yù)習(xí)練 1．慣性參考系　勻速直線運(yùn)動(dòng)　牛頓定律 2．獨(dú)立　互不相關(guān) 3．(1)一切物理規(guī)律　(2)真實(shí)　不同的慣性參考系 4．BD　[物品投放后，僅受重力作用，飛行員看到物品是做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)，符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律，故飛機(jī)為慣性參考系，B對(duì)；而地面上的人員看到物品做初速度不為零的拋體運(yùn)動(dòng)，也符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律，D也對(duì)．] 5．D　[由狹義相對(duì)論原理可知D錯(cuò)誤．] 課堂探究練 1．可以進(jìn)行用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn) 解析　勻速行駛的汽車屬于慣性系，所以他能夠完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，且與地面上的結(jié)果無異． 點(diǎn)評(píng)　(1)地球以及相對(duì)于地球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系為慣性系． (2)力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的． 2．10 m/s　30 m/s 解析　對(duì)車上的觀察者 物體的初速度v0＝0，加速度a＝＝1 m/s2 10 s時(shí)速度v1＝at＝10 m/s. 對(duì)地上的觀察者 解法一 物體初速度v0＝20 m/s 加速度相同a＝＝1 m/s2 10 s末速度v2＝v0＋at＝30 m/s. 解法二 根據(jù)速度合成法則 v2＝v1＋v0＝(10＋20) m/s＝30 m/s. 點(diǎn)評(píng)　在兩個(gè)慣性系中，雖然觀察到的結(jié)果并不相同，一個(gè)10 m/s，另一個(gè)30 m/s，但我們卻應(yīng)用了同樣的運(yùn)動(dòng)定律和速度合成法則．也就是說，力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的． 3．CD　[根據(jù)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)——光速不變?cè)砜芍赫婵罩械墓馑傧鄬?duì)于火箭的速度為c，相對(duì)于地面的速度也為c，對(duì)不同的慣性系是相同的，因此C、D正確，A、B錯(cuò)誤．] 4．(1)c　(2)c　(3)c 解析　根據(jù)狹義相對(duì)論光速不變?cè)碇?，都?yīng)為c. 點(diǎn)評(píng)　光速不變?cè)碇傅氖钦婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的． 5．都遵從相同的力學(xué)規(guī)律 解析　根據(jù)狹義相對(duì)性原理，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的．所以不管地面上的運(yùn)動(dòng)物體，還是車上的、船上的物體都遵從相同的力學(xué)規(guī)律． 6．ABD　[經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只適用于宏觀低速物體的運(yùn)動(dòng)，所以A、B、D正確．當(dāng)物體的速率接近真空中的光速時(shí)，就不適合用經(jīng)典力學(xué)來解釋了，C錯(cuò)誤．] 方法總結(jié)　理解經(jīng)典相對(duì)性原理要抓住兩點(diǎn)：(1)慣性參考系是指地球以及相對(duì)地球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系；(2)力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都相同，即同一物體相對(duì)于不同的慣性系，討論其運(yùn)動(dòng)時(shí)，所采用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和速度合成法則是相同的． 課后鞏固練 1．CD　[由經(jīng)典的相對(duì)性原理可知C、D正確．] 2．AD　[由經(jīng)典力學(xué)的局限性可知A、D正確．] 3．B　[由慣性系和非慣性系的概念可知B正確．] 4．AC　[由伽利略相對(duì)性原理可知A、C正確．] 5．D 6．力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的，或者說，任何慣性參考系都是平權(quán)的． 7．狹義相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的．光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的． 8．0.5c　c 解析　據(jù)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)學(xué)v＝0.5c，據(jù)狹義相對(duì)性原理：光速不變，到達(dá)地球時(shí)光速為c. 9．不是，光信號(hào)相對(duì)地面的觀察者速度仍然是c. 解析　由經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理可知，光信號(hào)相對(duì)地面的速度v＝c＋c＝1.1c，但這一結(jié)論是錯(cuò)誤的． 根據(jù)光速不變?cè)恚婵罩械墓馑傧鄬?duì)于飛船為c，相對(duì)于地面也為c，對(duì)不同慣性參考系是相同的，這一判斷已被邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)所證實(shí)． 方法點(diǎn)撥　經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論具有一定的局限性，一般只適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)． 10．見解析 解析　愛因斯坦針對(duì)這一個(gè)實(shí)驗(yàn)分析，“從磁體看，肯定沒有電場(chǎng)；可是從導(dǎo)體回路看，卻肯定有電場(chǎng)．”于是，“電場(chǎng)的有無就成為相對(duì)的了，取決于所用坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．” 同一實(shí)驗(yàn)在不同參考系中居然有完全不同的解釋，這違背了伽利略相對(duì)性原理，由此愛因斯坦發(fā)現(xiàn)困難在于“運(yùn)動(dòng)學(xué)的一些基本概念的任意性上”，促使他提出了狹義相對(duì)論． 11．能　不能 解析　當(dāng)球不滾動(dòng)時(shí)，符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律，因此火車可看成慣性參考系．當(dāng)球加速滾動(dòng)時(shí)，由于球只受重力和支持力作用，所受合力為零，因此不符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律，不能把火車看成慣性參考系．